Konfiguracja układów napędowych. Opracował: Robert Urbanik Zespół Szkół Mechanicznych w Opolu

Transkrypt

1 Konfiguracja układów napędowych Opracował: Robert Urbanik Zespół Szkół Mechanicznych w Opolu

2 Ogólna klasyfikacja układów napędowych Koła napędzane Typ układu Opis Przednie Przedni zblokowany Silnik i wszystkie podzespoły napędowe umieszczone są z przodu pojazdu Tylne Tylny zblokowany Silnik i wszystkie podzespoły napędowe umieszczone są z tyłu pojazdu Klasyczny Silnik umieszczony z przodu, połączony przez sprzęgło ze skrzynią biegów napędza poprzez przegubowy wał napędowy koła tylne pojazdu Centralny Silnik umieszczony przed tylną osią napędza koła tylne pojazdu Napęd ciągły Napęd z silnika poprzez sprzęgło i skrzynię biegów przekazywany jest do skrzyni rozdzielczej, skąd w sposób ciągły doprowadzany jest do wszystkich kół jezdnych Napęd odłączalny Napęd ze skrzyni rozdzielczej jest dystrybuowany do jednej osi w sposób ciągły, zaś do drugiej włączany jest tylko w razie potrzeby, włączenie napędu może nastąpić samoczynnie lub dzięki sterowaniu przez kierowcę Szeregowy Napęd z umieszczonego z przodu silnika doprowadzany jest do pierwszego z tylnych mostów (mostu przelotowego), z którego przechodzi do drugiego tylnego mostu. Równoległy Napęd ze skrzyni rozdzielczej doprowadzany jest indywidualnie do każdego z dwóch tylnych mostów Wszystkie cztery 2 tylne osie samochodu ciężarowego

3 Klasyfikacja systemów napędu Typ napędu Opis Napęd konwencjonalny Jednostką napędową jest silnik spalinowy, a układ składa się z mechanicznych lub hydromechanicznych zespołów napędowych Napęd elektryczny Jednostką napędową jest silnik elektryczny występujący w połączeniu z innymi zespołami napędowymi (sprzęgło, skrzynia biegów, most) lub silniki elektryczne wprost napędzające koła samochodu Napęd hybrydowy Występują w nim dwa źródła energii, z których jedno zwane pierwotnym (tłokowy silnik spalinowy) wytwarza energię, zaś drugie (wtórne) akumuluje energię, i może ją wykorzystać do napędu silnika elektrycznego Napęd hydrostatyczny W piastach przedniej osi znajdują się silniki hydrostatyczne z 8 cylindrami rozmieszczonymi gwiazdowo. W każdym z nich porusza się tłok z obrotową rolką.pod wpływem ciśnienia oleju rolki tłoka napierają na pierścień z krzywką i wyzwalają moment obrotowy. Napęd ten stosowany jest w maszynach roboczych

4 Zastosowania różnych napędów Rodzaj napędu Obszar zastosowań Klasyczny Niektóre duże samochody osobowe, limuzyny, samochody ciężarowe Przedni zblokowany Powszechnie stosowany w małych i średniej wielkości samochodach osobowych Tylny zblokowany Obecnie używany bardzo rzadko Centralny W samochodach sportowych, wyścigowych, niektórych autobusach (napęd podpodłogowy) 4x4 W samochodach terenowych, SUV, osobowych uterenowionych Hybrydowy W niektórych luksusowych modelach samochodów osobowych Hydrostatyczny W niektórych maszynach roboczych Elektryczny W pojazdach eksperymentalnych i ekologicznych małych pojazdach miejskich

5 Umieszczenie silnika Silnik umieszczony może być : Poprzecznie- w napędzie przednim lub tylnym zblokowanym Podłużnie w napędzie klasycznym, centralnym, rzadziej w napędach zblokowanych

6 Funkcje podzespołów układu napędowego Generowanie momentu napędowego (silnik) Kierunek jazdy Transformacja momentu napędowego (skrzynia biegów, przekładnia główna, mechanizm różnicowy) Przenoszenie momentu napędowego (wał napędowy, przeguby, półosie napędowe, sprzęgło

7 Układ napędowy klasyczny Silnik napędowy Sprzęgło Wał napędowy Przegub Kierunek jazdy Most napędowy (przekładnia główna + mechanizm różnicowy) Skrzynia biegów Silnik wraz ze sprzęgłem i skrzynią biegów znajduje się w przedniej części pojazdu. Stąd napęd przekazywany jest na tylne koła samochodu poprzez przegubowy wał napędowy i znajdujący się z tyłu most, złożony z przekładni głównej i mechanizmu różnicowego.

8 Klasyczny układ napędowy Układ klasyczny w samochodzie dostawczym

9 Klasyczny układ napędowy Zalety: Korzystny rozkład obciążeń Praktycznie dowolna długość silnika Prosta konstrukcja sterowania skrzynią biegów (układ bezpośredni) Długi układ wydechowy Korzystne warunki chłodzenia silnika Duża strefa zgniotu Prosta konstrukcja przedniego zawieszenia

10 Klasyczny układ napędowy Wady: Duża ilość elementów składowych Długa droga przekazywania napędu Ograniczenie komfortu przestrzeni pasażerskiej (wał napędowy) Stosunkowo duży prześwit poprzeczny Konieczność zmiany kierunku napędu z wzdłużnego na poprzeczny

11 Przedni układ zblokowany Skrzynia biegów Kierunek jazdy Sprzęgło Przeguby napędowe Most napędowy Silnik W układzie zblokowanym przednim zarówno silnik jak i wszystkie podzespoły napędowe umieszczone są w przedniej części pojazdu. Elementy układu napędowego połączone są w jeden zwarty zespół. Silnik zwykle ustawiony jest poprzecznie do osi samochodu.

12 Schemat kinematyczny przedniego napędu zblokowanego

13 Schemat konstrukcji przedniego napędu zblokowanego

14 Przedni zblokowany układ napędowy Zalety: Zwartość podzespołów, dobre wykorzystanie miejsca Korzystna strefa zgniotu Stosunkowo niski koszt produkcji Możliwość budowy modeli pochodnych Prosta konstrukcja tylnego zawieszenia Dobre zachowanie na mokrych i śliskich nawierzchniach Krótka droga przekazywania napędu Dobre warunki chłodzenia silnika Nisko położona podłoga

15 Przedni zblokowany układ napędowy Wady: Niekorzystny rozkład mas Duże siły w układzie kierowniczym Trudny dostęp do podzespołów Duże zmiany w rozkładzie mas samochodu pustego i obciążonego Skomplikowana konstrukcja przedniego zawieszenia Niekorzystny rozkład sił hamowania Tendencja do podsterowności Ograniczona długość silnika Ograniczony maksymalny promień skrętu kół

16 Tylny zblokowany układ napędowy Silnik umieszczony jest z tyłu pojazdu. Z tyłu położone są także podzespoły napędowe napędzające tylne koła pojazdu.

17 Tylny zblokowany układ napędowy Zalety: Mały promień skrętu Stosunkowo niska cena zespołu napędowego Prosta konstrukcja przedniej osi Nisko położona, płaska podłoga Małe siły w układzie kierowniczym

18 Tylny zblokowany układ napędowy Wady: Niekorzystny rozkład mas Tendencja do nadsterowności Trudność w budowie wersji pochodnych pojazdu Krótki układ wylotowy silnika Pogorszone warunki chłodzenia silnika Skomplikowane sterowanie skrzynią biegów Niewielka przestrzeń bagażowa Hałaśliwość pojazdu Niekorzystna strefa zgniotu Trudność z umieszczeniem zbiornika paliwa w bezpiecznej strefie

19 Centralny układ napędowy Zalety: Neutralna charakterystyka na zakrętach Korzystny rozkład mas Dogodne położenie środka ciężkości, nisko i centralnie położony środek ciężkości sprzyja stateczności na zakrętach Dobra dynamika podczas przyspieszania

20 Centralny układ napędowy Wady: Zmniejszenie objętości kabiny pasażerskiej Trudno dostępny silnik i podzespoły układu napędowego Niekorzystne warunki chłodzenia silnika Znaczny koszt zespołu napędowego Znaczny stopień skomplikowania zespołów napędowych

21 Napęd 4 x 4 Zalety: Dobre własności jezdne w trudnym terenie Korzystne zachowanie na śliskich nawierzchniach Maksymalne wykorzystanie sił przyczepności Korzystny rozkład nacisków Równomierne zużycie ogumienia Mniejsza wrażliwość na aquaplaning

22 Napęd 4 x 4 Wady: Wyższy koszt podzespołów Większy ciężar pojazdu Zwiększone przebiegowe zużycie paliwa Wyższe koszty eksploatacji i serwisowania

23 Inne cechy układów napędowych Typ układu napędowego hamowaniem Cechy związane z : skręcaniem napędem klasyczny brak cech wyróżniających na ogół neutralna charakterystyka zmiana kierunku napędu, zdolność do przenoszenia dużych mocy przedni zblokowany niekorzystny rozkład sił hamowania (75% przód) tendencja do podsterowności wpływ napędu na kierowalność, w szczególnych przypadkach pogorszone pokonywanie stromych wzniesień tylny zblokowany trudność wykorzystania pełnej siły hamowania na kołach przednich tendencja do podsterowności dobra zrywność, możliwość pokonywania stromych wzniesień centralny brak cech wyróżniających zwykle neutralna charakterystyka możliwość przenoszenia dużych mocy dzięki równomiernemu dociążeniu kół 4x4 brak cech wyróżniających zwykle neutralna charakterystyka maksymalne wykorzystanie sił przyczepności

24 Napęd na 2 osie 4x4 1-zespół napędowy 2-sprzęgło

25 Napęd na 2 osie 4x4 1-zespół napędowy 2-mechanizm różnicowy międzyosiowy (centralny)

26 Napęd na 2 osie 4x4 1- zespół napędowy 2- sprzęgła 3- mechanizm różnicowy międzyosiowy

27 Napęd 6x4 szeregowy Most przelotowy silnik Kierunek jazdy

28 Napęd 6x4 równoległy Skrzynia rozdzielcza silnik Kierunek jazdy

29 Układy napędowe autobusów a)napęd tylny,poprzecznie ułożony silnik i skrzynia biegów; b)napęd tylny, poprzecznie ułożony silnik, podłużnie ułożona skrzynia biegów; c)napęd tylny; podłużnie ułożony silnik i skrzynia biegów; d) napęd centralny (podpodłogowy); e) napęd klasyczny

30 Konfiguracja układu napędowego w ciągnikach drogowych

31 Zadania podzespołów układu napędowego Podzespół Sprzęgło Funkcje Przenosi moment obrotowy silnika na pozostałe podzespoły układu napędowego Umożliwia elastyczne połączenie i rozłączanie silnika od elementów układu napędowego Zabezpiecza elementy układu napędowego i silnik przed przeciążeniami, łagodzi powstające w układzie drgania Skrzynia biegów Umożliwia zmianę prędkości obrotowej i momentu napędowego stosownie do aktualnych warunków jazdy Umożliwia odłączenie silnika od układu napędowego (luz) Pozwala na zmianę kierunku napędu (bieg wsteczny)

32 Zadania podzespołów układu napędowego Podzespół Wał przegubowy Funkcje Przenosi moment obrotowy na most napędowy Umożliwia przenoszenie napędu pod kątem, pozwalając na wzajemne przemieszczenia względne mostu i skrzyni biegów Pozwala na wzajemne przemieszczenia podzespołów wzdłuż swej osi (kompensacja długości wału) Przekładnia główna Pozwala na zwiększenie momentu obrotowego doprowadzanego do kół kosztem zmniejszenia prędkości obrotowej Umożliwia zmianę kierunku przekazywania napędu z podłużnego na poprzeczny (tylko w układach z podłużnie usytuowanym silnikiem)

33 Zadania podzespołów układu napędowego Podzespół Funkcje Mechanizm różnicowy międzykołowy Różnicuje prędkości obrotowe kół napędzanych tej samej osi (np. na łuku drogi) Mechanizm różnicowy międzyosiowy Umożliwia zróżnicowanie momentów doprowadzanych do poszczególnych osi napędowych pojazdu (w samochodach z napędem na kilka osi) Półosie napędowe Przenoszą moment obrotowy na koła jezdne Umożliwia sprzężenie ze sobą kół tej samej osi w przypadku poślizgu (tylko mechanizmy blokowane lub samoblokujące) Umożliwiają przenoszenie momentu doprowadzanego do kół pod różnymi kątami co pozwala na wychylanie się kół podczas jazdy (w zawieszeniach niezależnych)

34 Zadania podzespołów układu napędowego Podzespół Skrzynia rozdzielcza Funkcje Rozdziela napęd na poszczególne osie w samochodach z napędem na kilka osi Umożliwia zwiększenie momentu obrotowego doprowadzanego do mostów (tylko jeśli zastosowana jest skrzynia rozdzielczo- redukcyjna) Zwolnica Pozwala na znaczne zwiększenie momentu obrotowego doprowadzanego do kół pojazdu kosztem zmniejszenia prędkości obrotowej np. w ciągnikach lub autobusach Retarder Stanowi dodatkowy hamulec wbudowany w układ napędowy pojazdu, stosowany w ciężkich samochodach (np.autobusy) Skrzynia zdawcza Umożliwia odbiór momentu obrotowego z silnika celem napędu zewnętrznych urządzeń (np. maszyn rolniczych)

35 Napęd hybrydowy W napędzie szeregowym silnik spalinowy napędza generator, a wytwarzany w nim prąd służy do zasilania silnika elektrycznego, który napędza pojazd. Nadwyżka energii zostaje zmagazynowana w akumulatorach i można ją w razie potrzeby wykorzystać. W napędzie równoległym pojazd może być napędzany albo przez silnik spalinowy albo przez silnik elektryczny, który pobiera energię z akumulatora. Podczas pracy napędu spalinowego lub podczas hamowania silnik elektryczny pracuje jako prądnica zasilająca akumulator.

36 Hybrydowy szeregowy układ napędowy Prąd stały Prąd zmienny Akumulator Przetwornik Silnik spalinowy Generator Silnik elektryczny

37 Hybrydowy równoległy układ napędowy Prąd stały Akumulator Prąd zmienny Przetwornik Silnik spalinowy Przekładnia planetarna (skrzynia biegów) Silnik elektryczny/ prądnica

38 Konfiguracja układów napędowych Opracował: Robert Urbanik Zespół Szkół Mechanicznych w Opolu